哥伦比亚热带安第斯水库中微塑料与人为颗粒污染及其潜在营养级传递研究

这篇综述系统评估了哥伦比亚安第斯山脉Pe?ol-Guatapé水库中微塑料（MPs）和人为颗粒（APs）在水体、沉积物及生物区系（浮游动物、大型无脊椎动物和鱼类）中的分布特征，揭示了蓝色纤维（占56%）和聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等聚合物（12%）的污染主导模式，提出水库作为污染汇集区的概念模型，强调了营养级传递风险对生态系统健康的威胁。

　　

摘要

哥伦比亚Pe?ol-Guatapé水库作为热带安第斯山区重要的人工水体，正面临微塑料（MPs≤5 mm）和其他人为颗粒（APs）的复合污染威胁。研究通过2022-2023年三个水文期采样，首次同步分析了水体、沉积物及多营养级生物（浮游动物、大型无脊椎动物和鱼类）的APs污染特征。结果显示，所有环境介质均检出APs，其中蓝色纤维占主导（56%），MPs仅占12%，以聚丙烯（PP）、聚酯（PES）和聚乙烯（PE）为主，其余为粘胶纤维（38.6%）和棉纤维素（33%）。傅里叶变换光谱（FTIR）鉴定出尼龙6（Nylon6）等聚合物在大型无脊椎动物中富集率达40%，沉积物中检出聚苯乙烯-聚丙烯共聚物。

材料与方法

研究区域位于海拔1887 m的Nare河流域，采样点设置于水库西南沿岸带。采用Schindler采水器（60 L/样本）和Ekman抓斗采集沉积物，通过密度分离（NaCl溶液）和消化法（H₂
O₂
/KOH）提取APs，结合光学显微镜和扫描电镜（SEM）进行形貌分析。鱼类食性通过胃含物分析确认，并采用判别分析评估食性与APs摄入量的关联。

结果

1. 污染特征：浮游动物中桡足类（0.10颗粒/个体）和枝角类（0.12颗粒/个体）的APs负载量与全球海洋数据相当；大型无脊椎动物中蜻蜓目幼虫（1.88颗粒/个体）的污染显著高于尼罗河记录。
2. 鱼类污染：尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）APs含量最高（35.8颗粒/个体），其杂食性食性与高APs摄入显著相关（p<0.05），而肉食性大口黑鲈（Micropterus salmoides）摄入量最低（5.96颗粒/个体）。
3. 聚合物关联：沉积物-水体-底栖生物的聚合物组成相似性（Dice-S?rensen指数）暗示沉积物是营养级传递的关键源头。

讨论

水库的汇集效应导致APs浓度（1.4颗粒/L）显著高于哥伦比亚其他河流。MPs通过浮游动物的垂直迁移和大型无脊椎动物的摄食行为进入食物网，其中沉水植物作为"陷阱"加剧了纤维滞留。值得注意的是，天然改性纤维（如棉纤维素）与MPs具有同等生态风险，可能引发鱼类肠道炎症和重金属协同毒性。

结论

研究构建的概念模型阐明：APs通过水体悬浮-沉积物沉降-生物摄食三重途径在生态系统内循环，其中杂食性和底栖鱼类成为污染传递的关键节点。尽管MPs比例较低，但其与纤维素纤维的复合效应及组织累积风险亟待深入研究，尤其需关注高海拔水库这一传统认知中的"清洁区"污染问题。